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1、第4期李程等：憶感器的Simulink模型及其特性分析585系統(tǒng)或憶感器的具體物理實(shí)現(xiàn)。下標(biāo)i表示電流控本文采用Joglekar窗函數(shù)”：制的系統(tǒng)。_廠(z)一l一(2z一1)(9)憶感系統(tǒng)中的磁通量可表示為：其中，P是一個(gè)正整數(shù)，稱為窗函數(shù)的控制參數(shù)。()一聲(。)+』()(3)3憶感器的Simulink模型仿真即：LM(￡)i()一LM(0)i(o)+I()d(4)根據(jù)(1)～(9)式，可建立如圖2所示的Simulink憶感器模型。其中，憶感器參數(shù)設(shè)置為其中，(0)和(O)分別是時(shí)間tz0時(shí)的初始磁通量L?
2、一1mH，L?===20mH，初始值L。。一5mH，忌一和初始電流，72為憶感器兩端的電壓。10，P一10。輸入電流源為正弦信號(hào)I一。sin(叫。憶感系統(tǒng)中的電流為：)，幅度。一0．1A，頻率fo一1Hz。圖3所示為憶廣1()一A(f)fLLM(o)(o)+f口()f(5)感器Simulink模型的仿真結(jié)果。其中，AM一1／LM。(5)式表明，在Simulink模型中可以通過一個(gè)可控電流源來建模，注意到等式右邊的積分結(jié)果是磁通量，需通過計(jì)算得到。圖2憶感器Simulink模型Fig．2Simutinkmodel
3、ofthememinductor圖1憶感器的機(jī)電模型Fig．1Electro—mechanicalmodelofthememinductor圖1所示為一個(gè)憶感器的簡(jiǎn)單機(jī)電模型?]。以此為基礎(chǔ)，建立憶感器的Simulink模型。圖1中，線圈左側(cè)為固定端，右側(cè)為滑動(dòng)端，滑動(dòng)端與固定端之間的距離z和Z?決定了線圈電感的范圍值為[Li，L]，則狀態(tài)變量為：，一，z一—半∈(0，1)(6)一㈣憶感器的憶感值LM依賴于狀態(tài)變量，可定義為：LM(￡)一l+z()(一)l(7)根據(jù)(2)式，類似于文獻(xiàn)[2]中電荷控制的惠普(b
4、)憶阻器和文獻(xiàn)[7]中電荷控制的憶容器，可定義狀態(tài)變量為：主一忌·()·window(x)(8)其中，流動(dòng)因子k為常數(shù)，window(x)表示非線性窗函數(shù)。(8)式表明，滑動(dòng)端的位置變化率與流經(jīng)憶感器的電流i和流動(dòng)因子k成正比。非線性窗函數(shù)window(x)的作用是當(dāng)滑動(dòng)端趨向于極限位置?或z?時(shí)，使其移動(dòng)速度減小到0。586李程等：憶感器的Simulink模型及其特性分析似于恒定電感。4．2輸入信號(hào)幅度對(duì)憶感器特性的影響輸入幅度分別為一50，100，150，200mA，頻率_廠一1Hz的正弦信號(hào)J。一I。si
5、n(w。￡)，得到的仿真結(jié)果如圖5所示。隨著輸入信號(hào)幅度的增加，磁通量一電流曲線表現(xiàn)為一條逐漸擴(kuò)張的有邊界的磁滯曲線。幅度增加的效果與頻率減小的效果相(d)似。圖3憶感器Simulink模型仿真結(jié)果Fig．3SimulationresultsofthememinduetorSimulinkmodel輸入電流如圖3(a)所示。從圖3(b)所示的憶感器磁通量一電流關(guān)系可以看出典型的磁滯曲線，電流初始相位為0的正弦信號(hào)，當(dāng)開始正向遞增時(shí)，隨著流經(jīng)電荷的增多，憶感值遞減；當(dāng)電流達(dá)到最大正向值之前，曲線斜率正向遞增，電流
6、在到達(dá)最大值之后反向遞減，曲線斜率隨之反向遞減，體現(xiàn)為憶感值遞增，因此憶感器特性是一條磁滯曲線。圖3(c)表圖5輸入信號(hào)幅度對(duì)憶感器特性的影響明憶感值與輸入電流之間的關(guān)系，當(dāng)外加電流為正Fig．5EffectsOfinputsignalamplitudeonmeminductor時(shí)，憶感值遞減，反之遞增。圖3(d)顯示磁通量的characteristics積分(TIF)與電荷之間是一種非線性關(guān)系，隨著電4．3輸入信號(hào)波形對(duì)憶感器特性的影響荷量增加，TIF遞增，反之遞減，表明憶感器是一種輸入頻率廠一2Hz，幅度I
7、。一100mA，波形分非線性元件。別為方波、鋸齒波、三角波的輸入信號(hào)，所得結(jié)果如圖6所示。圖6(a)，(c)，(e)中，橫軸代表電流，縱軸4輸入信號(hào)對(duì)憶感器特性的影響代表磁通量；圖6(b)，(d)，(f)中，橫軸代表電流，縱軸代表憶感值。由圖6可知，若輸入信號(hào)的波形不4．1輸入信號(hào)頻率對(duì)憶感器特性的影響同，得到的電流與磁通量之間的關(guān)系曲線也不同。輸入頻率分別為，一0．5，1，2，4Hz，幅度。雖然對(duì)哪種輸入信號(hào)都可得到一條磁滯曲線，但其一100mA的正弦信號(hào)一。sin(w。)時(shí)，得到的仿光滑程度是不一樣的，相應(yīng)
8、地，所得到的電流與憶感真結(jié)果如圖4所示，其中，橫軸代表電流，縱軸代表值之間的關(guān)系曲線形狀也不相同。磁通量。(a)輸入方波得到的磁通量一電流曲線(a)Flux-currentcurvewithsquarewaveform圖4輸人信號(hào)頻率對(duì)憶感器特性的影響Fig．4Effectsofinputsignalfrequencyonmeminduetorcharacteristics仿真結(jié)果反映
